ペットのクーラー『ペットの冷房器』の技術情報です。

ペットのクーラー『ペットの冷房器』の技術情報のページです。

  1. §1.設計図(四面図のみ)
  2. §2.超薄型高性能・熱交換ユニット(特許出願済)
  3. §3.ペルチェ素子の短所・特に寿命が短いという短所の技術対策と、解決。
  4. §4.温度設定と吸熱動作の説明
  5. §5.省エネ低消費電力
  6. §6.ラインナップ比較表

● 『ペットの冷房器』が冷える仕組みを新設しました。

§1.設計図(四面図のみ)

PC-200の四面図(正・平・右側・下)

PC-250の四面図(正・平・右側・下)

PC-350の四面図(正・平・右側・下)

PC-400の四面図(正・平・右側・下)

HA-4の四面図(正・平・右側・下)

 



§2.≪超薄型高性能・熱交換ユニット≫(特許出願済)を搭載

ペルチェ素子の能力を存分に引き出す新技術で≪超薄型高性能・熱交換ユニット≫が完成しました。

ペルチェ素子
↑ペルチェ素子=サーモモジュール(株)フェローテック様カタログから転載

 純電子式熱交換素子=ペルチェ素子を『ペットの冷房器』の熱交換ユニットの心臓部に搭載しています。
 ※ペルチェ素子は、一般の皆様にはなじみの少ない電子部品ですが、医療機器や天体観測などの撮像素子などの冷却に用いられる純電子式の熱交換素子です。電圧をかけることによって、片方の面の熱を反対側の面に瞬時に移動させることができます。その力は、片方の面をマイナス20℃にもマイナス30℃にも冷やすことができる優れた冷却能力を持ちますが、反対の面には大量の熱が集められますので、冷却能力以上の放熱力が求められます。
 今日では、ワインセラーや車載用の小型の冷蔵庫などにも用いられて私たちの身近な存在になりつつあります。

 長所は薄く、小さいこと、機械式の冷却用コンプレッサーに比べて100分の1にも満たない重さと体積です。しかも、純電子式ですので、ペルチェ素子そのものからは、ペットが嫌う振動や音が全く出ないという利点があります。また、冷媒(ガス)を使わないので環境にやさしいという美点もあります。

 ●短所は、寿命が短い傾向があります。また、熱交換効率が悪いといわれています。したがって、大型の冷蔵庫などには不向きな電子部品と言われています。

長期にわたるペルチェ素子の実用実験を経て、ペルチェ素子のこれらの欠点、特に寿命が短いといわれる欠点をことごとくカバーした、
≪超薄型高性能・熱交換ユニット≫(特許出願済み)が完成しました。

≪超薄型高性能・熱交換ユニット≫
↑≪超薄型高性能・熱交換ユニット≫を内蔵している、『ペットの冷房器』の底部分
 新開発の≪超薄型高性能・熱交換ユニット≫は、縦横100mm厚さ30mm、の中に納まり、ペットたちにとって必要十分な冷却能力を発揮します。
●内部構造については近日公開予定です。



≪高性能1≫≪熱交換ユニット≫


 本器の≪熱交換ユニット≫には、上の写真のような、タテヨコ40mm厚さ4mmという極めて小さなペルチェ素子を内蔵しています。
 内蔵しているペルチェ素子は小さいですが、40ワット以上の吸熱量を発揮するハイパワーの電子部品です。
≪ペルチェ素子の特性グラフ≫
  ↑ペルチェ素子の特性グラフ(駆動電圧と冷却力の相関図)の例

 上の、特性グラフから、このペルチェ素子は、12ボルト4アンペア=48ワットで運転すると、冷却面と放熱面の温度差⊿Tを50℃(最大70℃)にすることができることを表しています。赤○の領域です。
 これは、強力なヒートシンクを設けて、放熱面を40℃に保ったとすると、温度差⊿Tが50℃ですから、冷却面はマイナス10℃に冷えることになります。
 しかし、この小さな部品で48ワットも出せるのには条件があります。吸熱した熱を確実に放熱しなければならないことです。
つまり、48ワットで吸熱をするためには48ワット以上の放熱をする必要があるということです。
 一般の、ペルチェ素子を使用した熱交換ユニットには、大きなヒートシンクとファンとモーターが組み合わせになっているのはこの理由によります。

≪超薄型高性能・熱交換ユニット≫の完成

 上の特性グラフの左下の緑枠の領域に着目してください。
 同じペルチェ素子を、定格電圧12ボルトの半分以下の5ボルト1.5アンペア、約8ワットで駆動しても、一定の(8ワット相当の)冷却力を得ることができます。しかも、放熱量も8ワット程度ですので、大きなヒートシンクやモーターやファンを必要としません。放熱効率の高い放熱筒があれば、モーターは不要です。
 しかも、小型の『ペットの冷房器』の場合であれば、4ワット(3ボルト1.3アンペア)で運転できます。
 つまり、このペルチェ素子が持つ48ワットもの大出力は必要がないのです。もともと、この新方式の『ペットの冷房器』であれば、ペットがヒンヤリと心地よく涼むためには8ワットで十分であることが実験からわかっています。冷やし過ぎはかえって不快感になるからです。

 ハイパワーのペルチェ素子を用いて、小さい出力を利用するこの方法のご理解を深めていただくために、自動車のエンジンに例えてご紹介いたします。この【例え】は読み飛ばしていただいて結構です。
【例え】
 ここに、スクーターのエンジンほどに小さいけれど、最高出力100kWの高性能エンジンがあったとします。このエンジンを、乗用車に搭載して100kWの出力を利用するためには、大型のラジェターやラジェーターを冷やすファンやモーターなどの冷却システムが必要です。
 しかし、このエンジンをスクーターに搭載して、最大でも10kW以下で運転するとしたら、発熱量はとても少量になるので、乗用車で使用したような大掛かりな冷却システムは必要ないでしょう。自然冷却だけで済むかもしれません。しかも、出力に余裕を持った運転ですので、騒音や振動も少なく、エンジンの寿命も飛躍的に延びることでしょう。

 48ワットもの冷却力を持つ大出力のペルチェ素子を搭載して、実際には能力の17パーセントの8ワットしか使用しない、余裕を持たせた運転思想が≪超薄型高性能・熱交換ユニット≫実現させた根幹になっています。

 

§3.長寿命設計

ペルチェ素子の短所・特に寿命が短いというペルチェ素子特有の短所を解明して、解決しました。

 ペルチェ素子を用いた機器の寿命が短いというNET情報が見られます。多くの場合設計に起因するものと推測しますが、ペルチェ素子そのものにも、寿命を短くするいくつかの要因があります。

 ペルチェ素子の寿命を短くする主な5つの要因】は
1.【過熱で劣化する】
2.【電源のON/OFFの繰り返しで劣化する】
3.【内部結露で劣化する】
4.【水分で腐食する】
5.【衝撃で破損しやすい】です。
これらについては、ペルチェ素子の長寿命化で、詳しくご案内しています。





§4.温度設定と吸熱動作の説明

ペットたちが
暑い!!我慢できない!!
涼みたい!!
と思った時に心地よく涼める温度について

気温追従型の温度設定

 この『ペットの冷房器』の温度設定は気温追従型です。気温から数℃低い状態で待機し、ペットがプレートに載ると電気的に吸熱と放熱が始まります。したがって、ペットが載っている間はいつまでも、心地よく一定のヒンヤリ感を味わうことができます。

 毛皮を着たペットたちの涼みかたは、温度の低いところに寝そべって、身体の熱を逃がす涼みかたです。この涼みかたができるのがこの『ペットの冷房器』です。

 ペットたちが喜ぶヒンヤリ度は自分の体温より5℃から10℃ほど低いと良いようです。28℃~33℃くらいの温度が好みの温度です。おなかの毛の量で温度の好みも変わります。
 

ペットたちにとって大切なのは、温度より吸熱量であることが分かりました。

 

ペットが感じるヒンヤリ感は吸熱現象です

 ペットがヒンヤリ感を感じるのは、自分の体熱・例えば37℃と、寝そべったアルミニウムの30℃と、アルミニウムの熱伝導率の三つの要素によるものです。7℃の温度差の分、高い方から低い方に熱は移動しますが、この移動する速さが早ければ(つまり熱伝導率が高ければ)ヒンヤリ感を強く感じるし、熱の移動が遅ければ、(つまり熱伝導率が低ければ)ヒンヤリ感が弱くなります。

ペットに優しいヒンヤリ感

 冷たすぎずに心地よいヒンヤリ感がいつまでも味わえるようにするためには、温度をあまり低くしないで、吸熱力を強くするのが良いことが分かりましたので、ペットが寝そべるプレートに熱伝達率の高いアルミニウム板と銅板を多用しています。

この『ペットの冷房器』の吸熱効果は体感して頂くとわかります。

 手の平か足を冷却プレートに押し付けて、この『ペットの冷房器』の心地良いヒンヤリ感と、優しい吸熱の効果を実体験してください。押し付けた手の平から、熱が移動していく吸熱効果を感じていただけます。
 この時、3分程度手のひらを押し付けていられるくらいがペットにとっては心地よい吸熱レベルのようです。
3分待てないようなら、冷えが強すぎる場合がありますので、冷却プレートの上にタオルや毛布などを被せて使用してください。おなかの毛の量で温度の好みも変わります。
『ペットの冷房器』サーモグラフィ
↑冷却効果を確認するための実験機のサーモグラフィ

上のサーモグラフィの写真は、8ワット運転時の冷却プレートの冷えかたと、放熱筒の放熱力を実験し測定している試験機のものです。
実用機では、放熱筒の温度はさらに下がって、手で触ってもほんのり暖かい程度にまで、放熱性能を向上させることができています。


§5.省小エネ・低消費電力

 『ペットの冷房器』は全て8ワット運転が基本です。小型機種は4ワット運転もできます。
運転方法は、季節の間連続運転が基本です。
連続運転の利点は、
ペットが使用しなくてもペット自身に、熱いときには涼めるところがあるという安心感を与えることができますので、厚さに対するストレスを和らげることができます。
管理者にとっても管理が楽です。
電気代はひと月150円程度です。
運転を止めたときの熱衝撃を防止できます。

なぜ、8ワットで十分なのか?

【疑問】
 小型のエアコンでも500ワットはあります。8ワットは弱すぎないか?大丈夫か?と疑問が湧きます。

【答え その1】
 エアコンは、冷やした空気を吐き出して、私たちを涼しくするために、部屋全体の空気を冷やし、家具や床や壁など部屋全体も一緒に冷やします。エアコンの500ワットは、人を涼しくするだけに使用されるのではないということです。大きな無駄があります。

【答え その2】
 『ペットの冷房器』は、冷却プレートに載ったペットの体熱を直接吸熱する仕組みです。無駄がありません。

【答え その3】
 皆様は人の発熱量がおよそ100ワットであることをご存じだと思います。100ワットで吸熱したら人は熱が無くなってしまいます。
8ワットの吸熱力が十分なパワーであることは、人が足を数分のせて置くだけで実感していただけます。
ペットが暑いときに、涼むのに十分なパワーです。(小型種は4ワット運転もできます)

【答え その4】
 放熱も8ワットですから、電子蚊取器の2~3個程度なので、部屋が暖まることはありません。



『ペットの冷房器』の仕組みと技術説明に関するページ
『ペットの冷房器』の冷える仕組み
『ペットの冷房器』のヒンヤリ感を科学する
この冷房器の仕組みの簡単な説明図
ペルチェ素子の長寿命化